RU2219359C1

RU2219359C1 - Support of two-rotor gas-turbine engine

Info

Publication number: RU2219359C1
Application number: RU2002114001A
Authority: RU
Inventors: А.И. Волков; М.М. Гойхенберг; Ю.А. Канахин; В.В. Куприк
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн"
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2003-12-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; gas-turbine engines. SUBSTANCE: invention relates to design of engine supports. Proposed support of two-rotor gas-turbine engine contains high pressure rotor journal, bearing inner race fitted on surface of journal, fixing nut with limiting shoulder, oil bath space and oil space. Space of oil bath 5 is formed by inner surface of fixing nut, limiting shoulder and end face surface of journal. Ring collectors are made on journal in place of fitting of bearing inner race. Oil grooves provide communication of oil collectors with each other and with oil bath space. Height of limiting shoulder is less than distance from inner surface of fixing nut and inner diameter of end face surface of journal. Invention prevents possibility of oil getting into blind zones of support with subsequent coking and contamination of oil and oil spaces of support with coke particles and decreases kinematic heat release in bearing. EFFECT: improved reliability of engine in operation. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а именно к конструкции опор двигателя. The invention relates to the field of gas turbine engine manufacturing, and in particular to the construction of engine mounts.

Известна опора двухроторного газотурбинного двигателя (ГТД), содержащая цапфу ротора высокого давления, размещенную на наружней поверхности цапфы внутреннюю обойму подшипника, фиксирующую гайку и полость масляной ванны (патент США 5160251, кл. F 01 D 25/16, 1992 г.). Known support two-rotor gas turbine engine (GTE), containing the pin of the high pressure rotor, located on the outer surface of the pin inner bearing race, fixing the nut and the cavity of the oil bath (US patent 5160251, CL F 01 D 25/16, 1992).

В известной конструкции масляная ванна размещена под подшипником, что увеличивает его габариты, а именно строительную высоту подшипника. При увеличении габаритов подшипника в нем из-за увеличения окружных скоростей его подвижных элементов возрастает кинематическое тепловыделение, приводящее к увеличению температуры масла. В свою очередь, повышение температуры масла увеличивает его испаряемость и коксообразование, что, с одной стороны, приводит к повышению потерь масла во внешнюю среду, а с другой - к снижению надежности двигателя. In a known design, an oil bath is placed under the bearing, which increases its dimensions, namely, the construction height of the bearing. With an increase in the dimensions of the bearing in it, due to an increase in the peripheral speeds of its moving elements, the kinematic heat release increases, leading to an increase in the oil temperature. In turn, increasing the temperature of the oil increases its volatility and coke formation, which, on the one hand, leads to an increase in oil loss to the external environment, and on the other hand, to a decrease in engine reliability.

Кроме того, из-за одинаковой высоты буртиков, ограничивающих полость масляной ванны, слив масла из масляной ванны происходит в обе стороны, что может привести к попаданию масла в глухую межвальную полость с его последующим коксованием в ней. Это также снижает надежность двигателя. In addition, due to the equal height of the collars that limit the cavity of the oil bath, oil is drained from the oil bath in both directions, which can lead to the ingress of oil into a hollow inter-cavity cavity with its subsequent coking in it. It also reduces engine reliability.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения тепловыделения в подшипнике за счет уменьшения его строительной высоты и исключения возможности попадания масла в закрытые (глухие) зоны опоры. The present invention solves the problem of reducing heat in the bearing by reducing its construction height and eliminating the possibility of oil getting into the closed (deaf) zones of the support.

Для достижения указанного технического результата в опоре двухроторного газотурбинного двигателя, содержащей цапфу ротора высокого давления, размещенную на ее поверхности внутреннюю обойму подшипника, фиксирующую гайку и полость масляной ванны, фиксирующая гайка выполнена с ограничивающим буртиком, направленным к оси ротора, полость масляной ванны образована торцевой поверхностью цапфы и внутренней поверхностью и ограничивающим буртиком фиксирующей гайки, а на поверхности цапфы в месте посадки внутренней обоймы подшипника выполнены кольцевые коллекторы, сообщенные между собой и с полостью масляной ванны масляными канавками, при этом высота ограничивающего буртика меньше, чем расстояние от внутренней поверхности гайки до внутреннего диаметра торцевой поверхности цапфы. To achieve the specified technical result in the support of a two-rotor gas turbine engine containing a pin of a high-pressure rotor, an inner bearing race, a nut and a cavity of an oil bath placed on its surface, a fixing nut is made with a limiting flange directed to the axis of the rotor, the cavity of the oil bath is formed by the end surface trunnions and the inner surface and the bounding flange of the fixing nut, and on the trunnion surface in the place of landing of the inner race of the bearing There are ring collectors in communication with each other and with the oil bath cavity by oil grooves, while the height of the limiting flange is less than the distance from the inner surface of the nut to the inner diameter of the end surface of the journal.

Выполнение фиксирующей гайки с ограничивающим буртиком, направленным к оси ротора, и образование ее внутренней поверхностью, ограничивающим буртиком и торцевой поверхностью цапфы полости масляной ванны позволяет разместить масляную ванну относительно продольной оси двигателя на одном уровне с обоймой подшипника, что уменьшает строительную высоту подшипника, тем самым снижая тепловыделение в нем. The implementation of the locking nut with a limiting flange directed to the axis of the rotor, and the formation of its inner surface, the limiting flange and the end surface of the journal of the cavity of the oil bath allows you to place the oil bath relative to the longitudinal axis of the engine at the same level with the bearing race, which reduces the construction height of the bearing, thereby reducing heat dissipation in it.

Выполнение на поверхности цапфы в месте посадки внутренней обоймы подшипника кольцевых коллекторов, сообщенных между собой и с полостью масляной ванны масляными канавками, позволяет подвести масло из полости масляной ванны к питательным форсункам подшипника. The execution on the surface of the trunnion at the landing site of the inner bearing shell of the annular manifolds, connected with each other and with the oil bath cavity by oil grooves, allows oil to be supplied from the oil bath cavity to the bearing feed nozzles.

Выполнение ограничивающего буртика с высотой, меньшей чем расстояние от внутренней поверхности гайки до внутреннего диаметра торцевой поверхности цапфы, соответствующее высоте торца цапфы, гарантирует слив масла в одну стороны через буртик в масляную полость. The implementation of the bounding flange with a height less than the distance from the inner surface of the nut to the inner diameter of the end surface of the trunnion, corresponding to the height of the end of the trunnion, guarantees oil drainage on one side through the flange into the oil cavity.

Предлагаемая опора иллюстрируется чертежами, где:
на фиг.1 показан продольный разрез опоры двухроторного ГТД;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.The proposed support is illustrated by drawings, where:
figure 1 shows a longitudinal section of the support of the two-rotor GTE;
figure 2 is a section aa in figure 1.

Опора двухроторного ГТД содержит цапфу 1 ротора высокого давления, размещенную на ее поверхности внутреннюю обойму 2 подшипника 3, фиксирующую гайку 4, полость масляной ванны 5 и масляную полость 6. Фиксирующая гайка 4 выполнена с ограничивающим буртиком 7. Полость масляной ванны 5 образована внутренней поверхностью фиксирующей гайки 4, ограничивающим буртиком 7 и торцевой поверхностью 8 цапфы 1. На поверхности цапфы 1 в месте посадки внутренней обоймы 2 подшипника 3 выполнены кольцевые коллекторы 9 и 10, сообщенные между собой масляными канавками 11, а с полостью масляной ванны 5 - масляными канавками 12. The support of a two-rotor gas turbine engine contains a pin 1 of a high-pressure rotor, an inner race 2 of a bearing 3 located on its surface, a fixing nut 4, an oil bath cavity 5 and an oil cavity 6. The fixing nut 4 is made with a limiting shoulder 7. The oil bath cavity 5 is formed by the inner surface of the fixing the nuts 4, the limiting flange 7 and the end surface 8 of the pin 1. On the surface of the pin 1 in the place of landing of the inner race 2 of the bearing 3, annular manifolds 9 and 10 are connected, interconnected by oil grooves 11, but with the cavity 5 of the oil bath - the oil grooves 12.

Ограничивающий буртик 7 выполнен с высотой, меньшей расстояния от внутренней поверхности фиксирующей гайки 4 до внутреннего диаметра торцевой поверхности 8 цапфы 1. The limiting flange 7 is made with a height less than the distance from the inner surface of the fixing nut 4 to the inner diameter of the end surface 8 of the pin 1.

Опора двухроторного ГТД работает следующим образом. Support two-rotor gas turbine engine operates as follows.

Масло из питающих форсунок 13 поступает в полость 6 масляной ванны, из которой основной поток масла проходит через масляные канавки 12 и поступает в кольцевой коллектор 9. Часть масла из коллектора 9 поступает через масляные канавки 11 в кольцевой коллектор 10. Другая часть масла из коллектора 9 и масло из коллектора 10 поступает в форсунки 14 подшипника 3 для его смазки и охлаждения. Подогретое масло из подшипника 3 сливается в масляную полость 6. Oil from the supply nozzles 13 enters the cavity 6 of the oil bath, from which the main oil flow passes through the oil grooves 12 and enters the annular manifold 9. Part of the oil from the manifold 9 enters through the oil grooves 11 into the annular manifold 10. Another part of the oil from the manifold 9 and oil from the manifold 10 enters the nozzles 14 of the bearing 3 for lubrication and cooling. Heated oil from the bearing 3 is discharged into the oil cavity 6.

Излишки масла, поступившие в полость масляной ванны от питающих форсунок 13, сливаются только в одну сторону - через ограничивающий буртик 7 в масляную полость 6, поскольку высота буртика меньше расстояния от внутренней поверхности фиксирующей гайки 4 до внутреннего диаметра торцевой поверхности 8 цапфы 1. В результате практически исключается попадание масла в глухие полости опоры и воздушный тракт опоры. Excess oil entering the oil bath cavity from the supply nozzles 13 is discharged only in one direction - through the limiting flange 7 into the oil cavity 6, since the height of the collar is less than the distance from the inner surface of the fixing nut 4 to the inner diameter of the end surface 8 of pin 1. As a result oil is practically eliminated in the blind cavity of the support and the air path of the support.

После останова двигателя масло сливается из всех полостей, в которых оно находилось при работе, через форсунки 14 подшипника 3 в масляную полость 6, тем самым исключая коксование за счет теплопритока от нагретых элементов опоры. After engine shutdown, oil is drained from all cavities in which it was at work through nozzles 14 of bearing 3 into oil cavity 6, thereby eliminating coking due to heat influx from heated support elements.

Расположение масляной ванны 5 на одном уровне относительно продольной оси двигателя с внутренней обоймой 2 подшипника 3 позволяет снизить строительную высоту подшипника 3. Уменьшение габаритов подшипника при сохранении частоты вращения ротора двигателя уменьшает окружные скорости вращения элементов подшипника, что в свою очередь уменьшает кинематический нагрев масла в подшипнике. The location of the oil bath 5 at the same level with respect to the longitudinal axis of the engine with the inner race 2 of the bearing 3 reduces the construction height of the bearing 3. Reducing the dimensions of the bearing while maintaining the rotational speed of the engine rotor reduces the peripheral speeds of rotation of the bearing elements, which in turn reduces the kinematic heating of the oil in the bearing .

Предложенное техническое решение, с одной стороны, уменьшая вероятность попадания масла в глухие зоны опоры и исключая его последующее коксование и загрязнение частицами кокса масла и маслянных полостей опоры, а с другой стороны, снижая кинематическое тепловыделение в подшипнике, повышает надежность работы двигателя. The proposed technical solution, on the one hand, reducing the likelihood of oil getting into the dead zones of the bearing and eliminating its subsequent coking and contamination by particles of coke oil and oil cavities of the bearing, and on the other hand, reducing the kinematic heat generation in the bearing, increases the reliability of the engine.

Claims

1. The support of a two-rotor gas turbine engine, comprising a pin of a high-pressure rotor, an inner bearing race, a nut and a cavity of an oil bath placed on its surface, characterized in that the locking nut is made with a limiting flange directed to the axis of the rotor, the cavity of the oil bath is formed by an inner surface and a limiting flange of the fixing nut and the end surface of the journal, and ring collectors are made on the surface of the journal in the place of landing of the inner race of the bearing ennye between themselves and with the cavity oil bath oil grooves.

2. The support according to claim 1, characterized in that the height of the bounding collar is less than the distance from the inner surface of the fixing nut to the inner diameter of the end surface of the journal.